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《中国地质大学》 2010年
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华南麻江海相古油藏沥青Re-Os同位素特征及其对油藏形成和破坏时代的约束

陈玲  
【摘要】: 在华南黔中—雪峰-江南隆起带北侧以及南盘江-十万大山地区分布着大量的古生界—中生界古油藏。古油藏的存在说明,在地质历史上这些地区曾存在大规模的油气运移及聚集,尽管这些油藏后来遭受了明显的破坏。位于贵州省东南的麻江古油藏是华南地区最大的海相古油藏之一,属构造圈闭—岩性遮挡复合型油藏,原始面积2450 km2,现残存800km2,估算的原始石油储量超过15亿吨,现残存的沥青约为3.5亿吨。该古油藏储层主要为下奥陶统红花园组白云岩和中下志留统翁项群砂岩、粉砂岩,沥青主要赋存于溶蚀孔、洞、层间裂缝以及粒问孔、缝中。显然,弄清这类古油藏的形成和演化历史对促进华南海相油气的勘探和认识华南陆块主要沉积盆地显生宙的构造演化性质具有重要的意义,但对这些古油藏的许多重要基础地质问题仍缺乏了解,如该古油藏聚集成藏和遭受破坏的时代等。妨碍对这些基础地质问题深入了解的重要原因之一是缺乏对有机物质进行同位素定年的有效方法。 近年来,随着同位素分析样品制备技术水平和质谱测定精度的提高,以及对有机物质中Re-Os同位素体系属性认识的深入,在国外Re-Os同位素体系已被成功地运用于油气成藏年代学研究,并已取得了突出的成果,而在国内相关研究尚未见相关报道。主要是与油气成藏有关的有机质样品中,其Re、Os的含量极低(多数为分别为ng/g和Pg/g的数量级),限制了Re-Os同位素技术的应用和方法的推广。因此,建立和优化富有机质物质的Re-Os同位素分析测试技术,对油气藏成藏年代学的研究具有重要意义,也能更好地限定古油藏的破坏时代。 本论文以贵州省东南地区麻江古油藏为主要研究对象,在系统的野外调查和样品采集的基础上,对古油藏中的沥青样品进行了Re-Os同位素分析,并对储层样品进行了流体包裹体测温、测盐分析,进而对油气藏成藏和破坏时代进行探讨。取得了如下进展和主要认识: (1)在国内首次建立了富有机质物质——沥青的Re-Os同位素分析测试方法 在总结和吸收国内外多家实验室Re-Os同位素测试方法技术的基础上,结合本研究中样品的特殊性以及中国地质大学“地质过程与矿产资源”国家重点实验室(GPMR)所具备的实验条件,建立了富含有机质沥青样品的Re-Os同位素分析测试方法。 分析测试方法主要包括以下重要步骤:样品的溶解、分离纯化Os、分离纯化Re、Re-Os同位素的质谱测定等。样品的溶解在实验中占有重要地位,本方法采用Carius管反王水法溶解样品,根据本研究中设计的Carius管的尺寸,称样量控制在200mmg以内(先加Os稀释剂),溶样温度控制在190℃左右(采用阶段升温,从室温升至80℃,稳定1h;再升温至120℃,再稳定1-2h;最后直接由120℃升至190℃左右,稳定24h);溶解后样品呈淡红色,对大多数样品溶解后出现的针状物质,进行了物相研究;溶解后的样品采用CCl4萃取-HBr反萃取的方法分离Os,采用微蒸馏方法纯化Os,采用阴离子交换树脂法分离纯化Re。制备好的Os样品采用Pt带作为点样带引入离子源,在具备负离子电离状态下用热电离质谱仪Triton完成Os同位素比值分析;离子流信号的接收采用电子倍增器动态跳峰的方式;样品电离前采用真空还原技术对样品进行还原处理,以提高质谱测定精度,并对质谱测量过程中的最佳电离温度和最佳通氧量进行了优化。Re的同位素分析采用同位素稀释法进行样品制备,并用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)进行比值测定,为校正ICP-MS测量过程中的质量分馏,在分析过程中采用了标样-样品-标样的“三明治”式测量方式;样品测量间隔采用5%HNO3和高纯水反复清洗进样管以防止样品间的交叉污染。质谱测量获得的Os同位素数据需采用专门编制的离线处理程序进行脱氧和质量分馏校正。Re同位素数据经过分馏校正后,结合同位素稀释公式,计算出样品的Re含量和同位素组成。数据的分析质量由已知样品和国际仪器标样控制,分析结果表明其与国际文献值或推荐值相符。 (2)麻江古油藏沥青Re-Os同位素特征及其对古油藏形成和破坏时间的指示 根据储层岩石、矿物的流体包裹体分析测试,结合麻江古油藏构造演化史以及储层埋藏史-温度史曲线,确定了麻江古油藏成藏时代主要为印支期。应用本研究建立的沥青Re-Os同位素分析测试方法,对麻江古油藏沥青的Re-Os同位素组成进行了分析,分析结果表明,层间裂缝中的沥青具有相对较高的Re含量(21.12-373.9 ng/g)和极低的Os含量(0.1086-0.9081 ng/g),187Re/188Os比值变化范围为777.0-3587,对应的187Os/188Os比值为1.313-4.913,显示出高放射成因Os同位素特征。据此特征,采用类似于高Re低Os硫化物矿物的计算方式,获得了古油藏沥青样品87.0±3.3 Ma的Re-Os等时线年龄。研究认为该年龄代表了沥青物质的形成时代,即古油藏被破坏的时间。所获得的破坏年龄同区内与麻江古油藏密切相关的丹寨汞金矿床的成矿时代(晚白垩世早期)相当,对应于沥青大量沉淀的时期,与区域流体活动事件相对应。 通过应用本次研究所建立的沥青物质Re-Os同位素分析方法对麻江古油藏沥青样品进行测试的结果表明,该方法的应用有效,获得的年龄与区域构造以及流体活动事件相符合。本次研究的结果表明,麻江古油藏主要成藏期为印支期,而其发生破坏的时间为87Ma左右的燕山晚期。本次研究的成果还表明,Re-Os同位素方法在对油源单一、后期构造作用较弱、油气成藏充注期次明确的油藏的原油、油砂年代学研究中具有十分重要的应用潜力,并将会对油气勘探工作产生有意义的指导作用。 本研究工作的特色和创新之处:(1)在国内首次报道了古油藏沥青物质的Re-Os同位素等时线年龄,为了解华南麻江古油藏发生破坏作用的时代提供了直接的年代学数据;(2)国内首次建立了富有机质物质——沥青的Re-Os同位素分析测试方法。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P618.13

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